package com.nwpu.am.utils.id_generator;

import org.springframework.stereotype.Component;


/**
 * SnowflakeIdGenerator
 *
 * @author Roy
 * @version 1.0
 * {@code @date} 2024/6/3
 */

@Component
public class SnowflakeIdGenerator implements IdGenerator{
    // 起始时间戳 (2020-01-01)
    private static final long TWEPOCH = 1577836800000L;
    // 机器 ID 所占的位数
    private static final long WORKER_ID_BITS = 5L;
    // 数据中心 ID 所占的位数
    private static final long DATACENTER_ID_BITS = 5L;
    // 支持的最大机器 ID，结果是31 (这个移位算法可以快速计算出2^5 - 1)
    private static final long MAX_WORKER_ID = ~(-1L << WORKER_ID_BITS);
    // 支持的最大数据中心 ID，结果是31
    private static final long MAX_DATACENTER_ID = ~(-1L << DATACENTER_ID_BITS);
    // 序列号所占的位数
    private static final long SEQUENCE_BITS = 12L;
    // 机器 ID 左移位数
    private static final long WORKER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS;
    // 数据中心 ID 左移位数
    private static final long DATACENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS;
    // 时间戳左移位数
    private static final long TIMESTAMP_LEFT_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATACENTER_ID_BITS;
    // 序列号的掩码，这里是4095 (0b111111111111 = 2^12 - 1)
    private static final long SEQUENCE_MASK = ~(-1L << SEQUENCE_BITS);
    // 工作机器 ID (0~31)
    private long workerId;
    // 数据中心 ID (0~31)
    private long datacenterId;
    // 毫秒内序列 (0~4095)
    private long sequence = 0L;
    // 上次生成 ID 的时间戳
    private long lastTimestamp = -1L;

    public void init(long workerId, long datacenterId) {
        if (workerId > MAX_WORKER_ID || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("机器 ID 不能大于 %d 或小于 0", MAX_WORKER_ID));
        }
        if (datacenterId > MAX_DATACENTER_ID || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("数据中心 ID 不能大于 %d 或小于 0", MAX_DATACENTER_ID));
        }
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
    }

    // 生成唯一 ID
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();

        // 如果当前时间小于上次生成 ID 的时间戳，说明系统时钟回退过，这个时候应当抛出异常
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new ClockMovedBackwardsException(lastTimestamp - timestamp);
        }

        // 如果是同一时间生成的，则进行毫秒内序列
        if (lastTimestamp == timestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & SEQUENCE_MASK;
            // 毫秒内序列溢出
            if (sequence == 0) {
                // 阻塞到下一个毫秒, 获得新的时间戳
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            // 时间戳改变，毫秒内序列重置
            sequence = 0L;
        }

        // 上次生成 ID 的时间戳
        lastTimestamp = timestamp;

        // 移位并通过或运算拼到一起组成 64 位的 ID
        return ((timestamp - TWEPOCH) << TIMESTAMP_LEFT_SHIFT)
                | (datacenterId << DATACENTER_ID_SHIFT)
                | (workerId << WORKER_ID_SHIFT)
                | sequence;
    }

    // 阻塞到下一个毫秒，直到获得新的时间戳
    protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    // 返回以毫秒为单位的当前时间
    protected long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    // 内部异常类，用于处理时钟回退异常
    public static class ClockMovedBackwardsException extends RuntimeException {
        public ClockMovedBackwardsException(long delay) {
            super(String.format("时钟向后移动。拒绝生成 ID，直到 %d 毫秒后", delay));
        }
    }
}
